JP5676350B2

JP5676350B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP5676350B2
Application number: JP2011088112A
Authority: JP
Inventors: 勝巳諸我; 小百合野口
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: JP2012220135A

Description

この発明は石油ファンヒーター等の燃焼装置の消火時の臭いの元となるＨＣ（ハイドロカーボン）やＮＯｘを低減するものである。

従来よりこの種のものに於いては、炎孔網に酸化触媒を担持させることで、消火時に混合室内に残留する未燃ガスを酸化反応させて臭気を低減しようとするものであった。（特許文献１参照。）

特許第３１０１２４４号公報

ところでこの従来のものでは、触媒を利用することにより消火時の臭気の低減が可能となるものであるが、触媒によるもう一つの作用であるＮＯｘの低減を図ることは出来ないものであった。

この発明は上記課題を解決するために、特にその構成を、加熱ヒーターを備え気化ガスと燃焼空気とを予混合する有底筒状の気化筒と、該気化筒からの予混合気を周壁に設けた複数個の炎孔で燃焼させる有天筒状のバーナヘッドとを備えたものに於いて、前記バーナヘッドの外周壁には、金網状の外網を壁面に密着せさて備えると共に、この外網には貴金属触媒を担持させて低い空気比で触媒燃焼を行わせ、更にバーナヘッドの外周には、底部に二次空気孔を備えたバーナヘッドリングを備え、又バーナヘッドの内周には、外網より線径を太くし体積を増大させた内網を備えて逆火防止するようにしたものである。

以上のようにこの発明によれば、バーナヘッドの外網に担持した貴金属触媒によって、この外網部分で触媒燃焼が行われ、安定燃焼時では外網は赤熱状態となり、消火直後に燃焼ファンの駆動で気化筒内の未燃ガスを、触媒により十分加熱赤熱した外網と接触するように押し出すことで、ほぼ完全に燃焼させることが出来、室内に放出される際にはほぼＣＯ２とＨ２Ｏに変換されており、臭気を従来の１／５程度に低減するものである。
又万一逆火現象が発生したとしても、炎孔を介してバーナヘッド内に流入した火炎は、外網よりは線径が太く体積が増大した内網にその熱量が吸熱され、これ以上の逆火が阻止されるものであり、消火時の臭気低減を外網に貴金属触媒を担持させることで解決すると共に、貴金属触媒の担持で新たに発生する逆火を内網の線径を太くして体積を増大させると言う極めて簡単な構成で解決したものである。

更に外網での触媒燃焼は低い空燃比での部分燃焼で反応温度も低く、外網通過後のバーナヘッドリング内で二次空気の供給を受けて完全燃焼する２段燃焼によって、燃焼温度が低い燃焼でＮＯｘの発生も低減することが出来、環境に優しい燃焼装置を提供することが出来るものである。

この発明の一実施形態の燃焼装置の概略構成図。同要部の断面図。同燃焼装置と従来の燃焼装置のハイドロカーボン値の比較図。

次にこの発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は有底筒状の気化筒で、上部周壁にはシーズヒーターから成る加熱ヒーター２が鋳込まれ、下部に備えたサーミスタから成る温度センサー３による通電制御で２２０℃〜２５０℃に保持され、該温度センサー３とは反対側の下部周壁にのぞませた噴霧ノズル４から供給される燃油を気化ガスとすると共に、送風口５から供給される０．７〜０．９の低い空燃比の燃焼空気とを予混合するものである。

６は前記気化筒１の上部開口に覆着した有天筒状のバーナヘッドで、周壁には上下３段に配列した炎孔７、８、９を有し、上段と中段の炎孔７、８は直径６〜７mmとし下段炎孔９はこれよりやや小径で直径５〜５．５mmとし、且つ全周に１６個ずつ形成しており、又この炎孔７、８、９が形成された周壁の外面及び内面にはそれぞれ密着して取り付けられた金網状の外網１０と内網１１がスポット溶接で取付られている。

前記外網１０は、線径０．１ｍｍで網込まれその中に白金やパラジウム等の貴金属触媒１２が担持され、バーナヘッド６の各炎孔７、８、９から噴出された予混合ガスが触媒燃焼して、赤熱状態となり温度上昇し、消火直後は未燃ガスがこの高温度の触媒に接触して完全燃焼しほぼＣＯ２とＨ２Ｏに変換されて、臭気を大幅に低減するものである。

更に内網１１は、線径が外網１０の３倍の０．３ｍｍで網込まれていて体積が増大しており、燃焼時は保炎用の網となって予混合ガスが通過することで冷却され、逆火現象発生時には、外網１０から各炎孔７、８、９を介してバーナヘッド６内に逆流してくる火炎の熱を、この体積が増大した内網１１が吸収し、又線径大で網目からも抜けにくくなって、これ以上内方への逆火の侵入が阻止されるものである。

１３は一端を気化筒１上端に連接し、バーナヘッド６外周に立設したバーナヘッドリングで、底部には複数個の二次空気孔１４が形成され、低い空燃比で火炎の燃焼温度が低くて外網１０では一部未燃焼状態の燃焼ガスが、外網１０外方で二次空気孔１４からの二次空気の供給を受けて、ここで２段燃焼の完全燃焼してするもので、低い燃焼温度と多量の二次空気の供給による冷却効果もあり、燃焼時のＮＯｘの発生量を大きく低減されるものである。

１５はバーナヘッド６外周に備えられ該バーナヘッド６との間の放電で点火させる点火電極であり、対角線上の反対側には火炎の整流作用を利用して、フレーム電圧として点火及び燃焼状態を検知するフレームロッド１６が備えられている。

１７は気化筒１とバーナヘッド６内とを仕切るラッパ状の第１集合板で、気化筒１内に垂下した部分で混合気を一旦集合させた後、第２集合板１８との間で再び拡散してから集合させ、拡散と集合の繰り返しで混合を促進すると共に、混合気の流速を抑制するものであり、第１、第２集合板１７、１８は予め接合し一体成形されているものである。

１９は第２集合板１８上に備えられた有天筒状の整流筒で、上方には複数個の整流孔２０を有し、流入してくる混合気を整流しながらバーナヘッド６の炎孔７、８、９に案内するものである。

２１は気化筒１に燃焼空気を供給するターボファンから成る燃焼ファンで、吸込口２２より吸引した室内空気を送風路２３を介して送風口５より供給するものである。
２４は電磁ポンプ２５によって圧送された燃油を気化筒１内に供給する送油管で、その先端には気化筒１内に突出した噴霧ノズル４が備えられている。

２６は送油管２４の他端が接続する固定タンクで、カートリッジ式の給油タンク２７から弁機構２８を介して供給される燃油を一旦貯留するもので、燃油量を検知し所定量以下で給油を報知させるフロート式の給油検知手段２９及び送油管２４へのゴミの流入を阻止するフィルター筒３０が備えられている。

３１は整流筒１９外周に装着され上方まで延設された整流網で、該整流筒１９より放出される混合気に最終的な整流を加えるものである。

次にこの発明一実施形態の作動について説明する。
今周知の運転操作することにより、加熱ヒーター２が通電され気化筒１を予め設定した気化可能温度まで昇温する。
そして気化筒１が所定の設定温度に達するとこれを温度センサー３が検知し、燃焼ファン２１及び電磁ポンプ２５及び点火電極１５をそれぞれ作動させる。

これによって、燃焼ファン２１は送風路２３を介して送風口５より燃焼空気を気化筒１内に供給すると共に、電磁ポンプ２５の駆動で送油管２４を介して噴霧ノズル４より燃油が気化筒１内に噴霧され、気化筒１内では燃油が瞬時に気化されて燃焼空気との予混合が行われ予混合ガスが形成される。

そして、この予混合ガスは第１、第２集合板１７、１８を通過し集合と拡散を繰り返しながら流速が抑えられた状態で、上方の整流筒１９内に流入し、該整流筒１９内で予混合ガスは更に混合が十分促進され、整流孔２０を通り整流した後、線径が太い内網１１を高い送風圧に助けられて抜け、バーナヘッド６の各炎孔７、８、９から密着した外網１０に向かって放出され、点火電極１５で点火されることで、予混合ガスは外網１０に担持された貴金属触媒１２によって、該外網１０部分で触媒燃焼する。

又安定燃焼時には、燃焼ファン２１から供給される燃焼空気を絞り空気比０．７〜０．９の状態で外網１０部分で燃焼し、そして外網１０から離れたベーナヘッドリング１３内方で底部の二次空気孔１４から、送風路２３を分岐した経路を通つた二次空気の供給を受けて、未燃ガスが完全燃焼する２段燃焼し、空気量が少なく通常ならば燃焼出来ない条件でも触媒によって燃焼が促進される。
ただし、触媒通過直後しまだ未燃成分が残るが、このような低い空気比による部分燃焼は反応温度も低く、触媒の劣化や逆火の心配もなく、外網１０の温度が低下すればＮＯｘも低下するものである。

次に消火時には、外網１０表面では部分燃焼ではあるが、触媒活性には十分な温度は保っているので、未燃ガスが外網１０を全量通過することにより、ほぼ完全に燃焼させることが出来、機外へ放出される際にはほぼＣＯ２とＨ２Ｏに変換されており、臭気を大幅に低減出来るものであり、図３に示す臭気の比較図で分かるように、臭気が従来の１／５に低減され臭いのしない消火を得ることが出来、常に安心して使用出来るものである。

更に触媒燃焼ではあまりに炎孔７、８、９の近傍で燃焼が継続することで、逆火現象が発生する可能性が高く、万一逆火現象が発生したとしても、炎孔７、８、９を介してバーナヘッド６内に流入した火炎は、外網１０よりは線径が太く体積が増大した内網１１にその熱量が吸熱され、これ以上の逆火が阻止されるものであり、消火時の臭気低減を外網１０に貴金属触媒１２を担持させることで解決すると共に、貴金属触媒１２の担持で新たに発生する逆火を内網１１の線径を太くして体積を増大させると言う極めて簡単な構成で解決したものである。

１気化筒
２加熱ヒーター
６バーナヘッド
７、８、９炎孔
１０外網
１１内網
１２貴金属触媒
１３バーナヘッドリング
１４二次空気孔

Claims

加熱ヒーターを備え気化ガスと燃焼空気とを予混合する有底筒状の気化筒と、該気化筒からの予混合気を周壁に設けた複数個の炎孔で燃焼させる有天筒状のバーナヘッドとを備えたものに於いて、前記バーナヘッドの外周壁には、金網状の外網を壁面に密着せさて備えると共に、この外網には貴金属触媒を担持させて低い空気比で触媒燃焼を行わせ、更にバーナヘッドの外周には、底部に二次空気孔を備えたバーナヘッドリングを備え、又バーナヘッドの内周には、外網より線径を太くし体積を増大させた内網を備えて逆火防止する事を特徴とする燃焼装置。